现代工业制造中工装夹具的设计发展分析

现代工业制造中工装夹具的设计发展分

析

摘要：工装夹具的选择对加工精度和效率也有很大的影响。在当今的生产过

程中，对机床高质量、高效率的需求，使得刀具与刀具之间的配合越来越紧密。

为了能够合理地实现工装夹具在现代机械加工中的定位设计，本文对工现代工业

制造中工装夹具的设计发展进行了分析研究，从机械加工需求入手，讨论工装夹

具的通用化、精密化和柔性化设计的发展方向，确保夹具能够用于标准化、多元化、精密化机械部件加工，在有效地提升产品质量和生产效率的同时，还能降低

机械加工成本。

关键词：机械；加工；工装夹具

引言

为了推动新型工业化进程，同时也为了弥补目前在机械制造领域中所面临的

不足之处，对机械加工工装夹具的设计进行了迅速地发展，从一种辅助加工工具，逐渐发展成为一种门类齐全、功能丰富的工艺设备，以适应现代工业的生产和制

造需求。由于现代切削技术对刀具的需求不断提高，对刀具设计也提出了更高的

要求，既要提高生产率又要降低制造费用。所以，要强化对机床加工中工装夹具

的设计发展趋势和它的价值分析，以保证工装夹具的设计十分科学。

1工装夹具设计的基本原则及要求

1.1基本原则

在设计机加工工装夹具时，不能过分地追求造型的唯一性，而是要进行复杂

结构设计，使得夹具的定位费用相对较高。结合机床具体特点，选择合适的刀具，尽量控制刀具位置，使刀具之间的位置关系达到最小。在夹具构造上，要尽可能

地采用简化的方法，以便于夹具加工的迅速进行。工装夹具的位置设计的规定和

标准，需要与应用的国内或者区域的标准和规范相配合，不能存在着对设计的违背。同时，在对夹具进行设计之前，要了解夹具的实际应用状况，以便对夹具进

行合理设计。夹具所使用的每一个部件，都要满足国家有关部件的质量标准，绝

对不能使用假冒品和品质不合格的部件[1]。

1.2基本要求

在加工过程中，或者在进行使用过程中，工装夹具必须要受到多种力量的作用，如果工装夹具的强度和刚性不够，就必然会造成夹具损坏。所以，在夹具的

设计过程中，必须选用适当材质，并进行适当构造，才能保证夹具具有足够的强

度和刚性。因为在进行翻转、吊装、组装定位焊接的时候，有可能因为操作繁琐

而造成被破坏，所以在设计工装夹具的时候，应该把它尽可能地设计成容易拆除

和容易取出的样子。对于工装夹具的装焊空间，应该为操作员提供具有良好工作

条件的工作环境，这样才能让操作员能够在安全情况下，按照标准来进行对工装

夹具的装焊操作[2]。

2现代工装夹具的发展方向

2.1标准化

由于国家对于机械加工的审核标准在不断地提升，在构造工装夹具的时候，

我们也越来越重视标准化，只要建立统一的标准，我们就可以对不同的产品的机

械加工进行灵活转化。现代工装夹具标准化会使得夹具批量制造成为可能，大大

降低了制造时间，降低了成本。

2.2高效化

由于高效化理念的逐步深化，作业人员在工作中所耗费的劳动强度逐渐降低，因此也极大地提升了劳动的生产效率，极大地减少零件的加工时间。例如，由于

铜是在高效化夹具定位元件的范畴内，所以，在天然情况下，就能够将工件保持

在夹紧的位置上，而且，切割速度也会更快，所以，使用高效化夹具进行机械加工，能够有效地提升产品质量，同时，还能极大地提升生产效率。

2.3柔性化

工装夹具柔性化是在进行机加工的时候，要根据不同的情况，对各种工装夹具进行不同的组合和调节，所以，在现代工装夹具发展中，还必须要把柔性化做得更大，这样才能更好地与现代化的要求相匹配，推动现代机械加工的发展，进而增强夹具的稳定性[3]。

3现代工业制造中工装夹具的设计发展价值

3.1增强机床适用性

增强机床适用性要求采用各种夹具来与机器的移动相协调。例如，在摇臂式钻机上设置普通的镗头夹具，就可以适应不同类型工件的镗削要求，使加工过程的弹性得以充分发挥。除此之外，与以往需要工作人员来完成对工装夹具的准确安装，比如要做到锁紧螺钉等，柔性化工装夹具可以实现自动调整，这样就不需要工作人员进行重复操作，还可以防止由于人的失误而对夹具的作用产生影响，还可以达到提高机床加工适用性的目的。在进行柔性化加工中心操作的时候，可以在电脑上输入准确的位置信息和零件信息，然后，系统就可以自动地对不同规格的夹具元素进行匹配，将其装配成所需的模型，并产生元素列表。从列表中选择元素，能够立即构成所需的固定装置，因此能够满足不同的处理变动。

3.2辅助提高生产率

工装夹具朝着通用化、柔性化等方面发展，可以作为一种辅助机器提高生产力的工具。若采用电子老虎钳装机，可使机床工作效率提高5倍左右。在现代切削中，为了达到更大的装夹压力，更好提高机器的自动化程度，更好地达到高速化的目的，因为采用这种夹紧装置可以大大地降低预处理和安装所需的时间，所以可以大大地降低整个工件的处理时间。在加工中心、数控机床上，可以使用这种夹具来完成对机床的自动更换和装夹，保证机床的高效率地生产。另外，通过对化学工业装夹进行灵活设计，使得在制造过程中不需要经常更换装夹，从而保证了机器长期的高效率运转。如果使用零点的快速定位参考架，则可以迅速地实现装夹与机器同步，从而大大地减少手动定位的时间。这一类型的夹具包括了零点定位装置，它可以使用高刚性辊子来对固定关节进行夹持，当流体通过时辊子会松开，而关节可以自由地进入和退出。当加压被截断后，球体会回到中间，使

关节迅速闭合，反复使用，可获得0.002毫米的精确度。将定位器安装在机床的

工作台上。在对CNC铣削加工工具的研制中，应着重对各种影响加工效率的主要

问题，包括防滑、防碰撞及检验等进行全面思考。

3.3实现高精度加工

在机械加工中，工装夹具被用来装夹工件或导向工具，只要达到精确的位置，就可以满足零件高精度的加工要求。柔性化、精密化的工装夹具适用于多种零部件，因为定位具有更多的支撑，所以只有强化自由度管控才能确保定位的合理。

利用六个点的方法，可以给出六个支撑点，使工件自由度不会太大，并在三个角

上精确地对装夹进行定位，达到零件的高精度加工。在进行机械加工的过程中，

使用通用、互换的系列工装夹具展开实际的制造工作。在夹具规格、形状存在差

异的时候，可以利用直线0.01mm、角度20秒级差的方法，来完成有级调整，从

而满足多种角度、尺寸的定位要求，达到对各类零件的精准加工。此外，精密化

工装夹具的设计，还需要其本身的品质良好，能够保证其结构尺寸和位置精度符

合组装要求，在长期使用后能够保持精密度，确保工件能够夹住和固定，能够用

于实现零件的高精度加工，促进机械加工向着高质量的方向发展。

结语

总之，在机械部件的加工过程中，无论是采用粗度标准，或采用细度标准，

其结果都将直接影响到标准的稳定性和可靠性。在对工装夹具的定位进行设计时，要根据其所处的表面，对其进行合理的选择，这样就可以防止由于定位参考存在

较大的偏差，而造成的有关误差。在这种条件下，刀具位置的确定就显得非常重要。有关人员在进行机加工工装夹具定位设计时，应该结合实际，采取合理的设

计方法，在明确定位标准与原则的基础上，进行机加工工装夹具定位设计工作，

以保证机加工工装夹具定位设计的效果。

参考文献：

[1]都垚,李国学,倪长圣等.工艺工装夹具体的设计[J].世界制造技术与装备

市场,2023(03):75-77.